專利名稱：綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧處理污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧處理污水的方法。
背景技術(shù)：
各種污水中，含有油類、有機(jī)污染物、水生生物和病原體的污水占有很大的比重。其中，船舶的“三水”很具有代表性。
船舶的“三水”(即壓艙水、洗艙水和機(jī)艙底水的總稱)是船舶日常航運(yùn)業(yè)務(wù)必須使用或產(chǎn)生的物料。由于實(shí)際技術(shù)條件和取水水源的原因，“三水”肯定含有油類或有機(jī)化學(xué)品污染物以及異地遷入的水生生物和病原體。由于“三水”不可避免地需要排放或者更換，由此就會(huì)給排放的水域和陸地帶來油類和有機(jī)化學(xué)品的污染以及外來水生生物和病原體的入侵。將船舶“三水”經(jīng)過高效處理使之達(dá)到排放或使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一直是各國在管理上嚴(yán)格督查，在處理技術(shù)上大力研究開發(fā)的目標(biāo)。
當(dāng)前，在針對(duì)船舶“三水”處理的工藝和技術(shù)裝備上已經(jīng)有多種技術(shù)。下面將已投入實(shí)際使用或者正處于研發(fā)中的技術(shù)，作為本發(fā)明的背景分述如下1、消除船舶“三水”中油類和有機(jī)物化學(xué)品污染的技術(shù)1)生化處理法大型船舶攜帶的壓艙水量非常大，一般情況下空載時(shí)需要攜帶船舶總排水量30％以上的壓艙水才能安全航行。根據(jù)每次航行任務(wù)的不同，壓艙水中最多可能有超過一半的“骯臟壓艙水”。“骯臟壓艙水”的主要污染物是油類和有機(jī)化學(xué)污染物。這些壓艙水到岸載貨時(shí)必須立即卸除但是又不能直接排放，進(jìn)行生化曝氣處理是可靠的方法，但由于生化處理強(qiáng)度太低，設(shè)備龐大，無法在船上進(jìn)行，故一般是將其輸送到岸上的污水處理廠進(jìn)行生化處理。顯然，這在經(jīng)濟(jì)上、時(shí)效上對(duì)于船主都是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。
2)油水重力分離法油水分離器是一種利用重力分離油類和油性化學(xué)品污染物的非常成熟可靠的工藝技術(shù)裝備。其體積小、能耗低或無能耗，可能載在船上，對(duì)于含油(包括乳化油)和油性化學(xué)品濃度較大的“三水”，不同結(jié)構(gòu)的油水分離器通過加化學(xué)藥劑、絮凝、沉降、分層、離心和過濾等補(bǔ)充辦法的單獨(dú)或組合使用，可以將含油量降到15ppm以下，有些結(jié)構(gòu)的油水分離器甚至可以達(dá)到5ppm以下。油水分離器是當(dāng)前船舶含油水污(廢)水處理的主力設(shè)備。
但是，油水分離器有一個(gè)很大的缺陷，就是它的處理能力偏小，一般不超過每小時(shí)2噸。這對(duì)于量少、濃度大的機(jī)艙底水(一般每1000kW船舶主機(jī)功率每小時(shí)約產(chǎn)生0.5噸機(jī)艙底水)完全可以作高質(zhì)量的處理，但是對(duì)于動(dòng)輒數(shù)百甚至數(shù)萬噸的“骯臟壓艙水”，則顯得處理能力嚴(yán)重不足。
3)臭氧法臭氧，又名三原子氧，因具有類似魚腥味的臭味而得名，其分子式為O3，是氧氣的同素異構(gòu)體。臭氧自一百多年以前被發(fā)現(xiàn)以來，作為一種氣體或水的安全高效消毒劑被廣泛應(yīng)用于食品，生活和工業(yè)污水的處理。
臭氧在水中釋放出的新生態(tài)氧原子[O]具有極強(qiáng)的氧化功能。臭氧的氧化還原電價(jià)位為2.07V，僅次于氟(2.87V)，高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V)。臭氧不僅對(duì)各種有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化、降解作用，能將所有已知化學(xué)有機(jī)污染物分解為無害物質(zhì)或者形成沉淀物，而且能有效地脫色、脫臭，是一種有效的水處理方法。
但是水中的臭氧必須達(dá)到一定高的濃度才能奏效，而臭氧在水中的溶解度又不大，因此，用臭氧處理較大流量的污水時(shí)有困難。
4)超聲波法人們所能聽到的聲音頻率處于20Hz～20000Hz之間，高于20000Hz的聲波稱為超聲波。聲波的傳遞依照正弦曲線縱向傳播，即一波正相(峰頂)一波負(fù)相(峰谷)交替?zhèn)鬟f。當(dāng)負(fù)相聲波能量作用于液體中時(shí)，會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使液體微粒體積增加，液體中分子空隙加大，形成許許多多微小的空化氣泡，即“空化穴”；而正相的聲波能量作用于液體時(shí)，則會(huì)對(duì)液體微粒產(chǎn)生一定的正壓，使得液體體積被壓縮減小，將液體中先前由于負(fù)壓形成的微空化穴壓碎。每個(gè)空化穴的破裂會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，可使微小區(qū)域內(nèi)于瞬間產(chǎn)生幾千度的高溫、高達(dá)數(shù)百個(gè)的大氣壓和數(shù)百公里時(shí)速的局部射流，這種現(xiàn)象被稱之為“空化效應(yīng)”。
水溶液中發(fā)生超聲空化時(shí)，水分子可直接產(chǎn)生[H]和[OH]，這些活性自由基可與氣泡中的其它物質(zhì)反應(yīng)。另外，氣泡界面層區(qū)域的溫度可高達(dá)2000K，而且泡界面層區(qū)域的水處于溶解能力很強(qiáng)的超臨界狀態(tài)，因此，污染物容易被溶解而有助于發(fā)生氧化和降解反應(yīng)。有機(jī)物經(jīng)超聲處理后的產(chǎn)物(例如生成二氧化碳和炭黑等)與高溫?zé)峤饣蚍贌愃啤?br> 超聲波對(duì)處理污水中的油類比較有效，“空化效應(yīng)”可使油珠迅速分散成微滴而乳化，使表面積增加幾百倍至幾萬倍，因而易于氧化和降解。
在超聲處理水時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)空化穴越多，空化效應(yīng)產(chǎn)生的[H]和[OH]數(shù)量越多，處理水的效果就越好；同時(shí)，因?yàn)椴煌幕瘜W(xué)物質(zhì)分子團(tuán)對(duì)不同頻率的超聲的感受敏感度不同，使得難以用一種頻率的超聲波將其分子鍵打斷，這就不利于[H]和[OH]對(duì)其進(jìn)行氧化降解，造成超聲波處理污(廢)水時(shí)難以達(dá)到高水平的效果、效率。
5)高壓電場法在高壓電場下，水會(huì)產(chǎn)生具有活性的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]，能夠迅速氧化水中的污染物質(zhì)。這是一種上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的技術(shù)，還被不很準(zhǔn)確地稱為“羥基自由基法”，由于污染水的導(dǎo)電程度增加，高壓電場不易保持而產(chǎn)生大的電流，因此耗電能較高。
2、滅殺船舶“三水”中水生生物和病原體的技術(shù)當(dāng)前在船舶航運(yùn)業(yè)中，針對(duì)壓艙水中的水生生物和病原體的處理技術(shù)大多還處于研發(fā)階段，投入商業(yè)化運(yùn)用的尚無。這些技術(shù)手段主要有1)機(jī)械/物理法(1)過濾法在壓艙水裝載過程中使用過濾網(wǎng)或膜等介質(zhì)濾除大于或部分略小于濾孔尺寸的水生生物和病原體。但過濾法由于受過濾介質(zhì)面積和壽命的限制，且無法避免頻繁更換被污染的過濾介質(zhì)，所以難以高速處理大量壓艙水。
(2)離心分離法離心分離法是一種去除大顆粒水生生物體的有效方法。這種方法可以高效迅速除去大多數(shù)水生多細(xì)胞動(dòng)植物。這種方法操作簡單、成本低廉，但在處理與海水比重接近或顆粒極微小的水生生物微粒和病原體時(shí)，效果就較差。
(3)稀釋法稀釋法就是船上同時(shí)安裝兩套管道，一套管道在連續(xù)裝入當(dāng)?shù)亟号撍耐瑫r(shí)，另一套管道排放異地來的壓艙水。其目的可以在航行過程中，不斷使海水連續(xù)流過壓載艙以稀釋壓艙水中水生生物和病原體的濃度使之達(dá)標(biāo)和節(jié)省停泊的時(shí)間。但稀釋法僅起到了濃度稀釋作用，并沒有減少水生生物或有機(jī)污染物的總量，很不合理。隨著國際上和各國對(duì)壓艙水排放管理制度的嚴(yán)格執(zhí)行，稀釋法已沒有繼續(xù)采用的前景了。
(4)岸上專業(yè)污水廠進(jìn)行生化等方法處理船舶將帶有外來水生生物和病原體的壓艙水輸送到岸上水處理廠進(jìn)行生化等方法處理，可以將壓艙水處理到比較高的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在港口建立污水處理廠顯然受到很多因素的限制，如港區(qū)面積和布局、船舶?？克退臅r(shí)間、建設(shè)水處理廠的資金等。
另外，這些帶有活體水生生物和病原體的壓艙水上岸以后，由于總量較大，必須預(yù)先貯存再陸續(xù)進(jìn)行處理。因此外來水生生物和病原體在被滅殺以前，仍不可避免地會(huì)在土壤、水體、空氣中通過自行擴(kuò)散、滲透、泄漏等途徑給排放所在地帶來外來水生生物和病原體侵入的危險(xiǎn)。
(5)在航深海交換壓艙水在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，國際海事組織(IMO)同意處理壓艙水中水生生物和病原體的途徑是船舶在鄰近目的港的公海用深海水替換壓艙水，以避免水生生物和病原體被攜帶到目的港所在地。2000年，國際海事組織(IMO)海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)曾建議采用“在航船舶深海海域(水深2000米以下，距岸200海里以外)替換壓艙水方法”。如果采用這種方法，一艘20萬噸的油輪停泊在港口外海替換壓艙水約需24個(gè)小時(shí)，每年多支出接進(jìn)200萬美元，費(fèi)用高昂。并且與深海交換壓艙水能耗高、操作運(yùn)行時(shí)間長，而且不會(huì)滅殺和減少附著大量微生物的艙底沉積物，這些都是在深海更換壓艙水法的重大缺陷。因此，國際海事組織認(rèn)也指出 “公海交換壓艙水只是一個(gè)暫時(shí)的措施，從長遠(yuǎn)角度看，最好的方法是在船上直接殺死壓艙水中的大量生物。”(6)壓艙水加熱法壓艙水加熱法是將船舶冷凍設(shè)備或者船舶發(fā)動(dòng)機(jī)工作中發(fā)出的熱量通入壓水艙加熱壓艙水，以期殺死其中的水生生物和病原體。此法具有潛在實(shí)用性，但存在加熱處理時(shí)間長、能耗大、船舶結(jié)構(gòu)改造復(fù)雜、熱應(yīng)力使船舶外形改變影響船舶航行安全和縮短船體結(jié)構(gòu)壽命等難以解決的問題。并且，加熱不足的艙區(qū)中生物和病原體反而可能加速孳生繁殖。
(7)超聲波法德國生物學(xué)家Schormann等人在20世紀(jì)90年代提出了采用超聲波殺死微生物的方法。它的原理是利用超聲波的“空化效應(yīng)”，與用超聲波處理油類和有機(jī)污染物的作用類似。“空化效應(yīng)”的劇烈振蕩、擠壓、剪切使生物、微生物的細(xì)胞受到損傷死亡，并將它們的尸體破碎肢解成無害物質(zhì)；同時(shí)，空化穴中發(fā)熱產(chǎn)生的高溫對(duì)水生物和病原體的細(xì)胞也起到致命的殺死作用。另外，“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的自由基和氧化劑對(duì)水生物和病原體的細(xì)胞也起到非常強(qiáng)烈的滅殺的作用，這是一個(gè)有前途的技術(shù)。但和用超聲波處理油類和有機(jī)污染物一樣，存在效費(fèi)比不盡理想，并且存在不同水生生物、病原體對(duì)不同頻率超聲波的感受敏感性不同的問題。
(8)紫外光照射法紫外光可有效殺死多種水生生物和病原體，但紫外線的穿透力較差，在水中只能殺死處于紫外線光源附近薄層水區(qū)的水生生物和病原體。
(9)伽馬射線法高穿透力的伽馬射線是一種強(qiáng)大有效的殺滅水生生物和病原體的技術(shù)途徑，在處理船舶壓艙水領(lǐng)域有值得期待的優(yōu)良效果。但是目前受大功率伽馬射線發(fā)生器件制造水平的影響，要應(yīng)用于高效處理船舶壓艙水還有待時(shí)日。
(10)電泳法微生物處于電極之間的電場，不同種類的微生物會(huì)大量地向自身電性相異的電極移動(dòng)。通過電擊，這些生物會(huì)被殺滅。電泳法對(duì)壓艙水中的微小生物起作用，但對(duì)不帶電荷的質(zhì)點(diǎn)如較大的藻類孢子和魚、蝦、蟹的卵或幼體等無效。
(11)高壓電場法高壓電場下，水所產(chǎn)生的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]可以殺滅水生生物的卵、孢子和微生物。由于同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大電流，耗電量較大。這是一種上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的技術(shù)，還被不很準(zhǔn)確地稱為“羥基自由基法”。
2)化學(xué)法(1)次氯酸鹽或氯法次氯酸鹽常用于游泳池水消毒和物品表面的清洗。用于處理船舶壓艙水可以起到迅速滅殺水生生物和病原體的作用。但是使用氯或氯的化合物處理污水時(shí)，會(huì)與污水中的有機(jī)物和烴類反應(yīng)生成三氯化烷烴，是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，因此限制了次氯酸鹽和氯對(duì)含有油類和有機(jī)物濃度較高的“三水”的使用。
(2)過氧化氫法過氧化氫(H2O2)即“雙氧水”，它可以產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]。針對(duì)壓艙水中的水生生物和病原體，過氧化氫(H2O2)有“一觸即殺”的強(qiáng)大功能。但過氧化氫用于船舶壓艙水處理時(shí)，需要達(dá)到3％左右的濃度，才有顯著效果，因此成本偏高，限制了應(yīng)用推廣的前景。
(3)臭氧法臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化還原電介位高達(dá)2.07V，會(huì)產(chǎn)生的新生態(tài)氧原子[O]，臭氧能徹底滅殺各種水生動(dòng)物的幼卵、幼體、成熟體以及各種水生植物、藻類等，并對(duì)細(xì)菌、衣原體、支原體、病毒也具有強(qiáng)烈的殺滅作用，并將被殺死的水生生物和病原體的尸體氧化降解成無害物質(zhì)。滅殺水生生物和病原體的效果在羥基自由基[OH]之上，而且使用中不存在二次污染問題。但臭氧在水中的溶解度和溶解速度不高，水中臭氧的濃度無法提高，因此設(shè)備的效率不夠高，提高了處理成本。
(4)好氧物質(zhì)法亞硫酸鈉、二氧化硫、偏亞硫酸鈉等好氧物質(zhì)加入到封閉壓載艙的壓載水艙中，可消耗掉壓艙水中的氧氣，造成缺氧環(huán)境，是一種滅殺水生生物和病原體的方法。但是用這種方法窒息并殺滅水生生物和微生物需要較長的時(shí)間，并且對(duì)厭氧微生物和處于休眠期的某些水生生物的卵或孢子的作用不明顯。
通過以上的技術(shù)背景介紹和分析可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前還沒有一種單一的船舶“三水”處理技術(shù)可以同時(shí)完全滿足如下四點(diǎn)要求①既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，②又能滅殺水中的水生生物和病原體，③還要隨時(shí)隨刻(不靠岸)可以啟動(dòng)運(yùn)行④依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時(shí)間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能快速高效處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的船舶“三水”等污水的處理方法，使之達(dá)到相關(guān)的排放或使用的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧處理污水的方法，待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行，還包括以下步驟利用增壓泵為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器提供高速射流水，射流器從其氣體引入口引入臭氧供給裝置中的臭氧，混合了臭氧的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器；所述混合反應(yīng)器設(shè)進(jìn)水口和出水口，混合反應(yīng)器上設(shè)有至少兩個(gè)不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，任意兩個(gè)不同頻率的超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz；所述超聲換能器同時(shí)安裝于混合反應(yīng)器的器壁外或混合反應(yīng)器的腔內(nèi)、或分別安裝于混合反應(yīng)器的器壁外和混合反應(yīng)器的腔內(nèi)。
作為一種改進(jìn)，所述臭氧的用量為1～10mg/L水。
作為一種改進(jìn)，所述支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用射流器的氣體引入口與臭氧供給裝置之間的管路上有一個(gè)止回閥。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的超聲波換能器外側(cè)包覆有一層隔音層。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的頂部設(shè)置一個(gè)氣體釋放閥。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用超聲波換能器連接調(diào)節(jié)頻率的控制器。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有至少一塊擾流板。
作為一種改進(jìn)，處理污水過程中所用臭氧供給裝置是臭氧發(fā)生器。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益的效果是使用本發(fā)明中的方法處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的船舶“三水”，可以同時(shí)完全滿足如下四點(diǎn)要求①既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，②又能滅殺水中的水生生物和病原體，③還要隨時(shí)隨刻(不靠岸)可以啟動(dòng)運(yùn)行④依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時(shí)間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。本方法可應(yīng)用于隨船舶作移動(dòng)式或者置于陸地作固定或機(jī)動(dòng)式的快速高效“三水”處理。本發(fā)明主要針對(duì)船舶的“三水”，同樣也可以適用于其它類似的污水。


圖1是本發(fā)明中雙換能器混頻示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中混合反應(yīng)器的縱向剖視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中混合反應(yīng)器的橫向剖視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖1～4對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
混頻超聲技術(shù)的原理當(dāng)船舶的“三水”受到兩種或多種超聲波頻率照射時(shí)，各種不同頻率的超聲波會(huì)各自對(duì)水產(chǎn)生空化效應(yīng)，而且，多種頻率的超聲波混合時(shí)會(huì)通過倍頻、分頻波等途徑產(chǎn)生復(fù)雜多變的頻率并產(chǎn)生更多的空化效應(yīng)；再者，兩種或多種頻率的混頻超聲波可以減少單一頻率超聲波產(chǎn)生的駐波，而駐波會(huì)導(dǎo)致的空化穴減少(見圖1)；此外，不同的化學(xué)物質(zhì)和水生生物、病原體對(duì)不同頻率的超聲感受敏感性不同，混頻超聲復(fù)雜多變的頻率，比單獨(dú)施加某種單一頻率的超聲效果要好得多。
因此，在兩種或多種超聲波作用下，待處理水中油類和有機(jī)物污染的氧化降解反應(yīng)速度被大大加快，同時(shí)也強(qiáng)烈地促進(jìn)了水生生物和病原體的滅殺。
臭氧加入混頻超聲的原理臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑，所產(chǎn)生的新生態(tài)氧[O]對(duì)于水中的油類和有機(jī)化學(xué)污染物有很強(qiáng)的氧化和降解作用，對(duì)水中的水生生物和病原體也有很強(qiáng)的滅殺作用。在處理水的過程中，臭氧在混頻超聲作用下能大大增加其在水中的溶解度和氧化能力，可以將單一頻率超聲對(duì)臭氧的氧化滅殺激勵(lì)作用顯著放大加強(qiáng)，這和即使無臭氧時(shí)混頻超聲比單一超聲有效的原理相符。
應(yīng)用混頻超聲技術(shù)的混合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)見圖2及圖3將每兩個(gè)同頻率的超聲波換能器作為一組，以90度角安裝在箱型混合反應(yīng)器1器壁的外側(cè)，分別為超聲波換能器2和超聲波換能器3，如圖2、3所示?；旌戏磻?yīng)器內(nèi)交錯(cuò)布設(shè)擾流板以增強(qiáng)污水處理效果。待處理的污水充滿整個(gè)混合反應(yīng)器1，當(dāng)其流經(jīng)兩種不同頻率的超聲波組成的超聲波聲場后，即進(jìn)行過了處理。
本發(fā)明的實(shí)施例中綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧技術(shù)處理污水裝置如圖4所示。
混合反應(yīng)器1的器壁外安裝的超聲波換能器連接一個(gè)控制器4，可設(shè)定換能器工作頻率、工作時(shí)間等參數(shù)。超聲波換能器2、3外側(cè)還可包覆一層隔音層，以隔絕換能器工作時(shí)產(chǎn)生的噪音?；旌戏磻?yīng)器1的頂部設(shè)置一個(gè)氣體釋放閥5，根據(jù)需要將污水處理過程中產(chǎn)生的廢氣排放出去?；旌戏磻?yīng)器1上還安裝一個(gè)溫度計(jì)6，方便對(duì)污水處理過程進(jìn)行監(jiān)控。
混合反應(yīng)器有兩個(gè)進(jìn)水口，一個(gè)進(jìn)水口連接主路進(jìn)水管路，另一個(gè)進(jìn)水口連接支路進(jìn)水管路，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50；在支路進(jìn)水管路上有一個(gè)射流器7，射流器7是利用射流來抽吸和強(qiáng)烈混合臭氧的設(shè)備。射流器7的氣體引入口通過管路連接一個(gè)止回閥8，止回閥8前端通過管路連接臭氧供給裝置9，本實(shí)施例中采用了臭氧發(fā)生器供給臭氧。
本發(fā)明中上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是，增壓泵10(高壓計(jì)量泵)為射流器提供高速射流水，實(shí)現(xiàn)向混合反應(yīng)器1中注入適量的臭氧，從而增強(qiáng)污水處理的效果。
本發(fā)明中綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧技術(shù)處理污水的方法包括待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器1后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行；利用增壓泵10為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器7提供高速射流水，射流器7從其氣體引入口引入臭氧供給裝置9中的臭氧，摻混了臭氧的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器1。
混合反應(yīng)器1設(shè)進(jìn)水口和出水口，其器壁外裝有至少兩個(gè)不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，任意兩個(gè)超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz。
其中臭氧的用量為每L水1～10mg。
支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的的比率為1∶10～1∶50。
在下面的實(shí)施例1～3中測試樣品自行配制水樣取自浙江寧波北侖港油碼頭棧橋起點(diǎn)處(取樣水深1.5至2米之間)，并在200L水中加入0#柴油40g，并強(qiáng)烈攪拌即增加了200mg/L的含油量；24kHz和40kHz換能器由杭州瑞利超聲器件公司生產(chǎn)；100kHz和850kHz換能器由日本日立公司生產(chǎn)；水質(zhì)監(jiān)測儀采用美國ISI公司生產(chǎn)的BA-200型水中油分析儀；生物檢測采用法國梅立埃公司生產(chǎn)的TEMPO微生物定量檢測儀，測定單位體積水經(jīng)培養(yǎng)后的菌落個(gè)數(shù)(cfu，colony forming units)；增壓泵采用浙江錢江泵業(yè)公司生產(chǎn)的QJB10A高壓計(jì)量泵。
除水樣化驗(yàn)及生物檢測外，整個(gè)試驗(yàn)在2小時(shí)內(nèi)完成。
實(shí)驗(yàn)時(shí)超聲波的總功率為3W/cm2，超聲波的頻率控制由控制器4實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例1混頻24kHz+40kHz功率比為1∶2的超聲波對(duì)待處理水進(jìn)行照射，同時(shí)加入臭氧。其中臭氧的用量為1mg/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10。
其試驗(yàn)結(jié)果與只用臭氧，和只用24kHz+824kHz混頻超聲的水質(zhì)的變化情況比較見表1。
實(shí)施例2混頻24kHz+100kHz功率比為1∶2的超聲波對(duì)待處理水進(jìn)行照射，同時(shí)加入臭氧。
其中臭氧的用量為2mg/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶50。
試驗(yàn)結(jié)果與只用臭氧，和只用24kHz+824kHz混頻超聲的水質(zhì)的變化情況比較見表1。
實(shí)施例3混頻24kHz+824kHz功率比為1∶2的超聲波對(duì)待處理水進(jìn)行照射，同時(shí)加入臭氧。
其中臭氧的用量為10mg/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶20。
試驗(yàn)結(jié)果與只用臭氧，和只用24kHz+824kHz混頻超聲的水質(zhì)的變化情況比較見表1。
從表1的數(shù)據(jù)中可以看出，加入臭氧，同時(shí)用混頻超聲波后比單用臭氧或單用混頻超聲波的效果要好得多。
表1

權(quán)利要求
1.一種綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧處理污水的方法，待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行，其特征在于，還包括以下步驟利用增壓泵為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器提供高速射流水，射流器從其氣體引入口引入臭氧供給裝置中的臭氧，混合了臭氧的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器；所述混合反應(yīng)器設(shè)進(jìn)水口和出水口，混合反應(yīng)器上設(shè)有至少兩個(gè)不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，任意兩個(gè)不同頻率的超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz；所述超聲換能器同時(shí)安裝于混合反應(yīng)器的器壁外或混合反應(yīng)器的腔內(nèi)、或分別安裝于混合反應(yīng)器的器壁外和混合反應(yīng)器的腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，所述臭氧的用量為1～10mg/L水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，所述支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用射流器的氣體引入口與臭氧供給裝置之間的管路上有一個(gè)止回閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的超聲波換能器外側(cè)包覆有一層隔音層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的頂部設(shè)置一個(gè)氣體釋放閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用超聲波換能器連接調(diào)節(jié)頻率的控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有至少一塊擾流板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用臭氧供給裝置是臭氧發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種綜合運(yùn)用混頻超聲與臭氧處理污水的方法。將處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行，還利用增壓泵為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器提供高速射流水，射流器從其氣體引入口引入臭氧供給裝置中的臭氧，混合了臭氧的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器。使用該方法處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的船舶“三水”，既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，又能滅殺水中的水生生物和病原體，還要隨時(shí)隨刻(不靠岸)可以啟動(dòng)運(yùn)行，依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時(shí)間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。
文檔編號(hào)C02F1/36GK101041526SQ20071006746
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者李三山 申請(qǐng)人:李三山